集成運(yùn)算放大電路ppt課件PPT課件

1、第四章第四章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 集成運(yùn)放中的電流源集成運(yùn)放中的電流源4.3 4.3 集成運(yùn)放的電路分析及其性能指標(biāo)集成運(yùn)放的電路分析及其性能指標(biāo)第1頁/共25頁4.14.1 概述概述一、一、集成運(yùn)放的特點(diǎn)集成運(yùn)放的特點(diǎn)二、二、集成運(yùn)放電路的組成集成運(yùn)放電路的組成三、三、集成運(yùn)放的電壓傳輸特性集成運(yùn)放的電壓傳輸特性 第2頁/共25頁一、一、集成運(yùn)放的特點(diǎn)集成運(yùn)放的特點(diǎn)（1 1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用差分放大電路和電流源電路。（2 2）用復(fù)雜電路實現(xiàn)高性能的放大電路，因為電路的復(fù)雜化并不帶來工藝的復(fù)雜性。（3 3）用有源

2、元件替代無源元件，如用晶體管取代難于制作的大電阻。（4 4）采用復(fù)合管。 集成運(yùn)算放大電路，簡稱集成運(yùn)放，是一個高性能的直接耦合多級放大電路。因首先用于信號的運(yùn)算，故而得名。第3頁/共25頁二、集成運(yùn)放電路的組成二、集成運(yùn)放電路的組成兩個輸入端一個輸出端 若將集成運(yùn)放看成為一個“黑盒子”，則可等效為一個雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。第4頁/共25頁集成運(yùn)放電路四個組成部分的作用集成運(yùn)放電路四個組成部分的作用前置級，多采用差分放大電路。要求Ri大，Ad大， Ac小，輸入端耐壓高。主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。功率級，多采用準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級。要求Ro小，最大不失真輸出電壓盡可

3、能大。為各級放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。采用電流源電路。第5頁/共25頁三、三、集成運(yùn)放的電壓傳輸特性集成運(yùn)放的電壓傳輸特性 由于Aod高達(dá)幾十萬倍，所以集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時的最大輸入電壓(uPuN)的數(shù)值僅為幾十一百多微伏。在線性區(qū)：uOAod(uPuN) Aod是開環(huán)差模放大倍數(shù)。非線性區(qū) (uPuN)的數(shù)值大于一定值時，集成運(yùn)放的輸出不是UOM , 就是UOM，即集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)。uO=f(uP-uN)第6頁/共25頁4.24.2 集成運(yùn)放中的電流源集成運(yùn)放中的電流源一、鏡像電流源一、鏡像電流源二、微電流源二、微電流源三、多路電流源三、多路電流源四、有源負(fù)載四、有源負(fù)載第7頁/

4、共25頁一、鏡像電流源一、鏡像電流源T0 和 T1 特性完全相同。B0B1BE0BE1IIUU，CCB10B0CR2IIIIIIRC 2II ，則若在電流源電路中充分利用集成運(yùn)放中晶體管性能的一致性。電路中有負(fù)反饋嗎？基準(zhǔn)電流RUVI)(BECCRRC2IICC0C1III第8頁/共25頁二、二、微電流源微電流源eBE1BE0E1)(RUUITBE1BE0TBE)(E1E0SEe eUUUUUIIII，eE1E10ETBE10BElnRIIIUUURUVIIIIIBE0CCR C0 E01C 1E設(shè)計過程很簡單，首先確定IE0和IE1，然后選定R和Re。超越方程Re要求提供很小的靜態(tài)電流，又不

5、能用大電阻。第9頁/共25頁三、多路電流源三、多路電流源 根據(jù)所需靜態(tài)電流，來選取發(fā)射極電阻的數(shù)值。 根據(jù)所需靜態(tài)電流，來確定集電結(jié)面積。 根據(jù)所需靜態(tài)電流，來確定溝道尺寸。第10頁/共25頁四、四、有源負(fù)載有源負(fù)載哪只管子為放大管？其集電結(jié)靜態(tài)電流約為多少？靜態(tài)時UIQ為多少？為什么要考慮 h22?be1bLce2ce11)( rRRrrAu用于共射放大電路第11頁/共25頁2. 2. 用于差分放大電路用于差分放大電路電路的輸入、輸出方式？如何設(shè)置靜態(tài)電流？靜態(tài)時iO約為多少？動態(tài)時iO約為多少？ C1C3C4C2C1，iiiiiC1C2C4O2 iiii 使單端輸出電路的差模放大倍數(shù)近似等

6、于雙端輸出時的差模放大倍數(shù)。0 C2C4Oiii靜態(tài)：C2C4C3C4C1C3C2C1IIIIIIII，動態(tài)：第12頁/共25頁4.34.3 集成運(yùn)放的電路分析集成運(yùn)放的電路分析及及其性能指標(biāo)其性能指標(biāo)二、讀圖舉例二、讀圖舉例三、集成運(yùn)放的性能指標(biāo)三、集成運(yùn)放的性能指標(biāo)一、讀圖方法一、讀圖方法第13頁/共25頁一、一、讀圖方法讀圖方法了解要分析的電路的應(yīng)用場合、用途和技術(shù)指標(biāo)。將整個電路圖分為各自具有一定功能的基本電路。定性分析每一部分電路的基本功能和性能。電路相互連接關(guān)系以及連接后電路實現(xiàn)的功能和性能。必要時可估算或利用計算機(jī)計算電路的主要參數(shù)。已知電路圖，分析其原理和功能、性能。第14頁/

7、共25頁二、二、舉例舉例：F007通用型集成運(yùn)放 對于集成運(yùn)放電路，應(yīng)首先找出偏置電路，然后根據(jù)信號流通順序，將其分為輸入級、中間級和輸出級電路。第15頁/共25頁 若在集成運(yùn)放電路中能夠估算出某一支路的電流，則這個電流往往是偏置電路中的基準(zhǔn)電流。找出偏置電路找出偏置電路第16頁/共25頁雙端輸入、單端輸出差分放大電路以復(fù)合管為放大管、恒流源作負(fù)載的共射放大電路用UBE倍增電路消除交越失真的準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級三級放大電路簡化電路簡化電路分解電路分解電路第17頁/共25頁輸入級的分析輸入級的分析 T3、T4為橫向PNP型管，輸入端耐壓高。共集形式，輸入電阻大，允許的共模輸入電壓幅值大。共基形式頻帶寬。

8、共集-共基形式Q點(diǎn)的穩(wěn)定：T（）IC1 IC2 IC8 IC9與IC8為鏡像關(guān)系IC9，因IC10不變 IB3 IB4 IC3 IC4 IC1 IC2 T1和T2從基極輸入、射極輸出T3和T4從射極輸入、集電極輸出第18頁/共25頁輸入級的分析輸入級的分析T7的作用：抑制共模信號 T5、T6分別是T3、T4的有源負(fù)載，而T4又是T6的有源負(fù)載，增大電壓放大倍數(shù)。作用？+_放大差模信號+_特點(diǎn)：輸入電阻大、差模放大倍數(shù)大、共模放大倍數(shù)小、輸入端耐壓高，并完成電平轉(zhuǎn)換（即對“地”輸出）。第19頁/共25頁中間級的分析中間級的分析 中間級是主放大器，它所采取的一切措施都是為了增大放大倍數(shù)。 F007

9、的中間級是以復(fù)合管為放大管、采用有源負(fù)載的共射放大電路。由于等效的集電極電阻趨于無窮大，故動態(tài)電流幾乎全部流入輸出級。中間級輸出級第20頁/共25頁輸出級的分析輸出級的分析 D1和D2起過流保護(hù)作用，未過流時，兩只二極管均截止。79O14BE1DRURiUU iO增大到一定程度，D1導(dǎo)通，為T14基極分流，從而保護(hù)了T14。準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級，UBE倍增電路消除交越失真。中間級輸出級電流采樣電阻特點(diǎn)：輸出電阻小最大不失真輸出電壓高第21頁/共25頁判斷同相輸入端和反相輸入端 輸入電阻大、差模增益大、輸出電阻小、共模抑制能力強(qiáng)、允許的共模輸入電壓高、輸入端耐壓高等。第22頁/共25頁三三、集成運(yùn)放的主

10、要性能指標(biāo)、集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo) 開環(huán)差模增益 Aod 106dB 差模輸入電阻 rid 2M 共模抑制比 KCMR 90dB 輸入失調(diào)電壓 UIO 1mV 0UIO的溫漂d UIO/dT() 幾V/ 0 輸入失調(diào)電流 IIO ( IB1- IB2 ) 20nA 0UIO的溫漂d UIO/dT() 幾nA/ 0 最大共模輸入電壓 UIcmax 13V 最大差模輸入電壓 UIdmax 30V -3dB帶寬 fH 10Hz 轉(zhuǎn)換速率 SR(=duO/dtmax) 0.5V/S 20lgAod使uO為0在輸入端所加的補(bǔ)償電壓超過此值不能正常放大差模信號超過此值輸入級放大管擊穿第23頁/共25頁討論討論